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Cosmologia

  1. 1. COSMOLOGIA
  2. 2. COSMOLOGÍA, DEL GRIEGO ΚΟΣΜΟΛΟΓΊΑ («COSMOLOGÍA», COMPUESTO POR ΚΌΣΜΟΣ,/KOSMOS/, «COSMOS, ORDEN», Y ΛΟΓΙΑ, /LOGUÍA/, «TRATADO, ESTUDIO»)
  3. 3. QUE ES?
  4. 4. ES EL ESTUDIO DEL UNIVERSO EN SU CONJUNTO, EN EL QUE SE INCLUYEN TEORÍAS SOBRE SU ORIGEN, SU EVOLUCIÓN, SU ESTRUCTURA A GRAN ESCALA Y SU FUTURO.
  5. 5. AUNQUE LA PALABRA «COSMOLOGÍA» FUE UTILIZADA POR PRIMERA VEZ EN 1730 EN LA COSMOLOGÍA GENERALIS DE CHRISTIAN WOLFF, EL ESTUDIO CIENTÍFICO DEL UNIVERSO TIENE UNA LARGA HISTORIA, QUE INVOLUCRA A LA FÍSICA, LA ASTRONOMÍA, LA FILOSOFÍA, EL ESOTERISMO Y LA RELIGIÓN.
  6. 6. COSMOLGIA FISICA La cosmología física, es la rama de la astrofísica, que estudia la estructura a gran escala y la dinámica del Universo. En particular, trata de responder las preguntas acerca del origen, la evolución y el destino del Universo. La cosmología física, tal y como se comprende actualmente, comienza en el siglo XX con el desarrollo de la Teoría general de la relatividad de Albert Einstein y la mejora en las observaciones astronómicas de objetos extremadamente distantes. Estos avances hicieron posible pasar de la especulación a la búsqueda científica de los orígenes del universo y permitió a los científicos establecer la Teoría del Big Bang que se ha convertido en el modelo estándar mayoritariamente aceptado por los cosmólogos debido a el amplio rango de fenómenos que abarca y a las evidencias observacionales que lo apoyan, aunque todavía existe una minoría de investigadores que presenten otros puntos de vista basados en alguno de los modelos cosmológicos alternativos.
  7. 7. COSMOLOGIA RELIGIOSA Conocida como cosmogonía. Es la explicación mítica del origen del universo y la humanidad. Por lo general contiene elementos divinos.
  8. 8. CRONOLOGIA
  9. 9. ANTES DE 1900 SIENTAN LAS BASES DE LA ANTIGUA COSMOLOGÍA HINDÚSIGLO X A. C. – SIGLO VII A. C.: LOS VEDAS
  10. 10. SIGLO VIII A. C.: EL INDIO KNKJITYRESA DESCRIBE EL CICLO DE 95 AÑOS QUE TOMA LA SINCRONIZACIÓN DEL SOL Y LA LUNA.
  11. 11. SIGLO IV A. C.: ARISTÓTELES (384-322 A. C.) INSTITUYÓ UN SISTEMA GEOCÉNTRICO
  12. 12. SIGLO III A. C.: EL GRIEGO Aristarco de Samos (310- 230 a. C.) propone el modelo heliocéntrico del Sistema Solar. Es la primera persona que concibe este planteamiento
  13. 13. SIGLO I: EL FILÓSOFO CHINO CHI MENG SOSTIENE EN EL HSUAN YEH QUE "LAS ESTRELLAS,EL SOL Y LA LUNA FLOTAN EN EL ESPACIO VACÍO Y EL COLOR AZUL DEL CIELO ES APARENTE", UNA ILUSIÓN ÓPTICA
  14. 14. Siglo II: Ptolomeo (90-170) propone un modelo geocéntri co, según el cual el Sol y los planeta giran entorno a la Tierra.
  15. 15. SIGLO VI – SIGLO IX: VARIOS ASTRÓNOMOS PROPONEN UN UNIVERSO HELIOCÉNTRICO, ENTRE ELLOS SE ENCUENTRAN ARYABHATA (476-550) Y EL AFGANO ALBUMASAR (787-886).
  16. 16. SIGLO VI: JUAN FILÓPONO (490-566) PROPONE QUE EL TIEMPO EN EL UNIVERSO ES FINITO Y DISCUTE CONTRA LA NOCIÓN DE UN UNIVERSO INFINITO DE LA ANTIGUA GRECIA
  17. 17. SIGLO IX – SIGLO XII: AL-KINDI, SAADIA GAON Y AL-GHAZALI PROPONEN UN UNIVERSO QUE TIENE UN PASADO FINITO Y DESARROLLAN DOS ARGUMENTOS LÓGICOS CONTRA LA NOCIÓN DE UN PASADO INFINITO, CONCEPCIÓN QUE SERÁ HEREDADA MÁS ADELANTE POR IMMANUEL KANT.
  18. 18. 1543: NICOLÁS COPÉRNICO PUBLICA LA TEORÍA HELIOCÉNTRICA EN DE REVOLUTIONIBUS ORBIUM COELESTIUM (SOBRE EL MOVIMIENTO DE LAS ESFERAS CELESTIALES).
  19. 19. 1576: THOMAS DIGGES MODIFICA EL SISTEMA COPERNICANO ELIMINANDO SU LÍMITE EXTERIOR Y REEMPLAZANDO EL BORDE POR UN ESPACIO SIN ACOTAR LLENO DE ESTRELLAS
  20. 20. 1584: GIORDANO BRUNO PROPONE UNA COSMOLOGÍA NO JERÁRQUICA, DONDE EL SISTEMA SOLAR COPERNICANO NO ES EL CENTRO DEL UNIVERSO, SINO MÁS BIEN, UN SISTEMA DE ESTRELLAS RELATIVAMENTE INSIGNIFICANTE, ENTRE UNA MULTITUD INFINITA DE OTROS. ES EJECUTADO POR LA SANTA INQUISICIÓN
  21. 21. 1610: . Johannes Kepler utiliza el oscuro cielo nocturno para argumentar un Universo finito.
  22. 22. 1687: LAS LEYES DE NEWTON DESCRIBEN LOS MOVIMIENTOS A GRAN ESCALA DEL UNIVERSO
  23. 23. 1.720: EDMUND HALLEY LANZA UNA FORMA PRIMITIVA DE LA PARADOJA DE OLBERS. 1744: PHILIPPE LOYS DE CHÉSEAUX LANZA OTRA FORMA PRIMITIVA DE LA PARADOJA DE OLBERS. 1791: ERASMUS DARWIN ESCRIBE LA PRIMERA DESCRIPCIÓN DE UN UNIVERSO CÍCLICO DE EXPANSIÓN Y CONTRACCIÓN EN SU POEMA THE ECONOMY OF VEGETATION.
  24. 24. 1826: HEINRICH OLBERS FORMULA SU PARADOJA DE OLBERS 1848: EDGAR ALLAN POE OFRECE LA PRIMERA SOLUCIÓN A LA PARADOJA DE OLBERS EN "EUREKA", UN ENSAYO QUE TAMBIÉN SUGIERE LA EXPANSIÓN Y COLAPSO DEL UNIVERSO.
  25. 25. SIGLO XX -XXI
  26. 26. 1905: ALBERT EINSTEIN PUBLICA LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD ESPECIAL, DICIENDO QUE EL ESPACIO Y EL TIEMPO NO SON CONTINUOS SEPARADOS. 1915: ALBERT EINSTEIN PUBLICA LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD GENERAL, DEMOSTRANDO QUE LA DENSIDAD DE ENERGÍA COMBA EL ESPACIO- TIEMPO.
  27. 27. ALBERT EISTEIN
  28. 28. 1917: WILLEM DE SITTER OBTIENE UNA COSMOLOGÍA ESTÁTICA ISÓTROPA CON UNA CONSTANTE COSMOLÓGICA ASÍ COMO UNA COSMOLOGÍA DE EXPANSIÓN DEL VACÍO CON UNA CONSTANTE COSMOLÓGICA, LLAMADO EL UNIVERSO DE SITTER
  29. 29. 1922: VESTO SLIPHER RESUME SUS HALLAZGOS SOBRE LOS CORRIMIENTOS AL ROJO SISTEMÁTICOS DE LAS NEBULOSAS EN ESPIRAL. 1922: ALEXANDER FRIEDMANN ENCUENTRA UNA SOLUCIÓN A LAS ECUACIONES DEL CAMPO DE EINSTEIN QUE SUGIEREN UNA EXPANSIÓN GENERAL DEL ESPACIO. 1927: GEORGES LEMAÎTRE DISCUTE EL EVENTO DE CREACIÓN EVENT DE UN UNIVERSO EN EXPANSIÓN GOBERNADO POR LAS ECUACIONES DEL CAMPO DE EINSTEIN
  30. 30. CORRIMIENTO AL ROJO-DISTANCIA Y ASÍ DEMUESTRA LA EXPANSÓN DEL UNIVERSO 1928: HOWARD PERCY ROBERTSON MENCIONA BREVEMENTE QUE LAS MEDIDAS DE CORRIMIENTO AL ROJO VESTO SLIPHER COMBINADAS CON LAS MEDIDAS DE BRILLO DE LAS MISMAS GALAXIAS INDICAN UNA RELACIÓN CORRIMIENTO AL ROJO-DISTANCIA. 1929: EDWIN HUBBLE DEMUESTRA LA RELACIÓN LINEAL
  31. 31. DEL ORDEN DE CIENTOS DE MEGAPÁRSECS. 1933: EDWARD MILNE NOMBRA Y FORMALIZA EL PRINCIPIO COSMOLÓGICO. EL PRINCIPIO COSMOLÓGICO ES UNA HIPÓTESIS PRINCIPAL DE LA COSMOLOGÍA MODERNA, BASADA EN UN NÚMERO CRECIENTE DE EVIDENCIAS OBSERVACIONALES. AFIRMA QUE, EN ESCALAS ESPACIALES SUFICIENTEMENTE GRANDES, EL UNIVERSO ES ISÓTROPO Y HOMOGÉNEO. EN ESTE CONTEXTO LA EXPRESIÓN «SUFICIENTEMENTE GRANDES» SE REFIERE A ESCALAS
  32. 32. 1934: GEORGES LEMAÎTRE INTERPRETA LA CONSTANTE COSMOLÓGICA COMO DEBIDA A LA ENERGÍA DEL VACÍO CON UNA INUSUAL ECUACIÓN DE ESTADO DE UN FLUIDO PERFECTO. 1938: PAUL DIRAC SUGIERE LA HIPÓTESIS DE LOS GRANDES NÚMEROS, EN LA QUE LA CONSTANTE GRAVITACIONAS PUEDE SER PEQUEÑA PORQUE DISMINUYE CON EL TIEMPO
  33. 33. 1948: RALPH ALPHER, HANS BETHE("EN AUSENCIA") Y GEORGE GAMOW EXAMINAN LA SÍTESIS DE ELEMENTOS EN UN UNIVERSO EN RÁPIDA EXPANSIÓN Y ENFRIAMIENTO Y SUGIEREN QUE LOS ELEMENTOS FUERON PRODUCIDOS POR CAPTURA RÁPIDA DE NEUTRONES. 1948: HERMANN BONDI, THOMAS GOLD Y FRED HOYLE PROPONEN LA TEORÍA DEL ESTADO ESTACIONARIO BASADDA EN EL PRINCIPIO COSMOLÓGICO PERFECTO. 1948: GEORGE GAMOW PREDICE LA EXISTENCIA DE LA RADIACIÓN DE FONDO DE MICROONDAS CONSIDERANDO EL COMPORTAMIENTO DE LA RADIACIÓN PRIMIGENIA EN UN UNIVERSO EN EXPANSIÓN
  34. 34. 1950: FRED HOYLE ACUÑÓ CON SORNA EL TÉRMINO "BIG BANG". 1961: ROBERT H. DICKE DICE QUE LA VIDA BASADA EN CARBONO SÓLO PUEDE APARECER SI LA FUERZA GRAVITACIONAL ES PEQUEÑA, PORQUE ES ENTONCES CUANDO LAS ESTRELLAS SE QUEMAN. PRIMERA UTILIZACIÓN DEL PRINCIPIO ANTRÓPICO DÉBIL. 1965: HANNES OLOF GÖSTA ALFVÉN PROPONE EL AHORA OLVIDADO CONCEPTO DE AMBIPLASMA PARA EXPLICAR LA ASIMETRÍA BARIÓNICA. 1965: MARTIN REES Y DENNIS SCIAMA ANALIZA LOS DATOS CUÁNTICOS DE LAS FUENTES QUÁSAR Y DESCUBRE QUE LA DENSIDAD DE LOS QUÁSARES SE INCREMENTAN CON EL CORRIMIENTO AL ROJO
  35. 35. 1965: ARNO ALLAN PENZIAS Y ROBERT WOODROW WILSON, ASTRÓNOMOS EN LOS LABORATORIOS BELL DESCUBRIERON LA RADIACIÓN DE FONDO DE MICROONDAS DE 2.7 K, QUE LES PERMITIÓ GANAR EL PREMIO NOBEL DE FÍSICA EN 1978. ROBERT H. DICKE, PHILIP JAMES EDWIN PEEBLES, PETER ROLL Y DAVID TODD WILKINSON LO INTERPRETARON COMO UNA RELIQUIA DEL BIG BANG. 1966: STEPHEN HAWKING Y GEORGE ELLIS DEMUESTRAN QUE CUALQUIER COSMOLOGÍA RELATIVISTA GENERAL PLAUSIBLE ES SINGULAR. 1966: PHILIP JAMES EDWIN PEEBLES DEMUESTRA QUE EL BIG BANG CALIENTE PREDICE LA ABUNDANCIA CORRECTA DE HELIO.
  36. 36. 1967: ANDREI SAKHAROV PRESENTA LOS REQUISITOS PARA LA BARIOGÉNESIS, UNA ASIMETRÍA BARIÓN-ANTIBARIÓN EN EL UNIVERSO 1967: JOHN BAHCALL, WAL SARGENT Y MAARTEN SCHMIDT MIDEN LA DIVISIÓN DE LA ESTRUCTURA FINA DE LAS LÍNEAS ESPECTRALES EN 3C191 Y POR TANTO, DEMOSTRARON QUE LA CONSTANTE DE ESTRUCTURA FINA NO VARÍA SIGNIFICANTEMENTE CON EL TIEMPO.
  37. 37. 1968: BRANDON CARTER ESPECULA CON QUE TAL VEZ LAS CONSTANTES FUNDAMENTALES DE LA NATURALEZA TIENEN QUE ESTAR DENTRO DE UN RANGO RESTRINGIDO PARA PERMITIR LA EMERGENCIA DE LA VIDA.PRIMERA UTILIZACIÓN DEL PRINCIPIO ANTRÓPICO FUERTE. 1969: CHARLES MISNER FORMALMENTE PRESENTA EL PROBLEMA DE HORIZONTE DEL BIG BANG. 1969: ROBERT H. DICKE FORMALMENTE PRESENTA EL PROBLEMA DE LA MONOTONÍA DEL BIG BANG.
  38. 38. 1973: EDWARD TRYON PROPONE QUE EL UNIVERSO PUEDA SER UNA FLUCTUACIÓN DEL VACÍO DE LA MECÁNICA CUÁNTICA A GRAN ESCALA DONDE LA MASA-ENERGÍA POSITIVA ES BALANCEADA POR LA ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONAL NEGATIVA. 1974: ROBERT WAGONER, WILLIAM FOWLER Y FRED HOYLE DEMUESTRAN QUE EL BIG BANG CALIENTE PREDICE LAS ABUNDANCIAS CORRECTAS DE DEUTERIO Y LITIO. 1976: ALEX SHLYAKHTER UTILIZA LAS RELACIONES DE SAMARIO DEL REACTOR DE FISIÓN NUCLEAR NATURAL DE OKLO EN GABÓN PARA DEMOSTRAR ALGUNAS LEYES DE LA FÍSICA QUE HAN PERMANECIDO INVARIANTES DURANTE MÁS DE DOS MIL MILLONES DE AÑOS.
  39. 39. 1977: GARY STEIGMAN, DAVID SCHRAMM Y JAMES GUNN EXAMINAN LA RELACIÓN ENTRE LA ABUNDANCIA PRIMIGENIA DE HELIO Y EL NÚMERO DE NEUTRINOS Y AFIRMAN QUE PUEDEN EXISTIR AL MENOS CINCO FAMILIAS DE LEPTONES. 1981: VIACHESLAV MUKHANOV Y G. CHIBISOV PROPONEN QUE LAS FLUCTUACIONES CUÁNTICAS PODRÍAN CONDUCIR A LA ESTRUCTURA A GRAN ESCALA A UN UNIVERSO INFLACIONARIO. 1981: ALAN GUTH PROPONE EL UNIVERSO DEL BIG BANG INFLACIONARIO COMO UNA POSIBLE SOLUCIÓN A LOS PROBLEMAS DEL HORIZONTE Y LA MONOTONÍA.
  40. 40. 1990: LOS RESULTADOS PRELIMINARES DE LA MISIÓN COBE DE LA NASA CONFIRMAN QUE LA RADIACIÓN DE FONDO DE MICROONDAS ES UN CUERPO NEGRO ISÓTROPO CON UNA SORPRENDENTE PRECISIÓN DE UNA PARTE ENTRE 105, ELIMINANDO ASÍ LA POSIBILIDAD DE UN MODELO INTEGRADO DE LUZ ESTELAR PROPUESTO POR LOS ENTUSIASTAS DE LA TEORÍA DEL ESTADO ESTACIONARIO. AÑOS 1990: EXPERIMENTOS TERRESTRES DE LA RADIACIÓN DE FONDO DE MICROONDAS MIDEN EL PRIMER PICO, DETERMINAN QUE EL UNIVERSO ES GEOMÉTRICAMENTE PLANO. 1998: PRUEBA CONTRADICTORIA PARA LA CONSTANTE DE ESTRUCTURA FINA QUE VARÍA DURANTE EL TIEMPO DE VIDA DEL UNIVERSO ES PUBLICADA.
  41. 41. 1998: ADAM RIESS, SAUL PERLMUTTER Y OTROS DESCUBREN LA ACELERACIÓN CÓSMICA EN OBSERVACIONES DE SUPERNOVAS TIPO IA PROPORCIONANDO LA PRIMERA PRUEBA PARA UNA CONSTANTE COSMOLÓGICA NO NULA. 1999: LAS MEDIDAS DE LA RADIACIÓN DE FONDO DE MICROONDAS (DE FORMA MÁS NOTABLE POR EL EXPERIMENTO BOOMERANG VER MAUSKOPF ET AL., 1999, MELCHIORRI ET AL., 1999, DE BERNARDIS ET AL. 2000) PROPORCIONAN PRUEBAS DE OSCILACIONES (PICOS) EN EL ESPECTRO DE ANISOTROPÍA ANGULAR COMO SE ESPERABA EN EL MODELO ESTÁNDAR DE LA COSMOLOGÍA PARA LA FORMACIÓN DE ESTRUCTURAS. ESTOS RESULTADOS INDICAN QUE LA GEOMETRÍA DEL UNIVERSO ES PLANA. JUNTO CON LOS DATOS DE LA ESTRUCTURA A GRAN ESCALA, ESTO PROPORCIONA PRUEBAS COMPLEMENTARIAS PARA CONSTANTES COSMOLÓGICAS NO NULAS.
  42. 42. 2002: EL COSMIC BACKGROUND IMAGER (CBI) EN CHILE OBTIENE IMÁGENES DE LA RADIACIÓN DE FONDO DE EXCESO- CBI".MICROONDAS CON LA MAYOR RESOLUCIÓN (4 ARCMIN) A LA FECHA. LOGRA CUBRIR Y OBTENER DATOS DEL ESPECTRO DE ANISOTROPÍAS NO ALCANZADOS ANTERIORMENTE (HASTA L ~ 3000). SE INFIERE UN LEVE EXCESO DE POTENCIA AL FINAL DEL ESPECTRO (L > 2500) QUE AÚN NO LOGRA EXPLICARSE COMPLETAMENTE, LLAMADO "EXCESO-CBI".
  43. 43. 2003: EL WMAP DE LA NASA TOMA MÁS FOTOGRAFÍAS DETALLADAS DEL CIELO COMPLETO DE LA RADIACIÓN DE FONDO DE MICROONDAS. LA IMAGEN SE PUEDE INTERPRETAR PARA INDICAR QUE EL UNIVERSO TIENE 13.700 MILLONES DE AÑOS (CON UN 1% DE ERROR) Y CONFIRMAR QUE EL MODELO LAMBDA-CDM Y LA INFLACIÓN CÓSMICA SON CORRECTAS
  44. 44. 2003: EL SLOAN GREAT WALL ES DESCUBIERTO. 2004: EL COSMIC BACKGROUND IMAGER (CBI) OBTIENE EL PRIMER ESPECTRO DEL MODO-E DE POLARIZACIÓN DE LA RADIACIÓN DE FONDO DE MICROONDAS. 2006: LOS TRES AÑOS DE RESULTADOS LARGO TIEMPO ESPERADOS DEL WMAP SON PUBLICADOS, CONFIRMANDO LOS ANÁLISIS PREVIOS, CORRIGIENDO VARIOS PUNTOS E INCLUYENDO DATOS DE POLARIZACIÓN
  45. 45. TEORIAS
  46. 46. TEORIA DEL BIG BANG En cosmología física, la teoría del Big Bang o teoría de la gran explosión es un modelo científico que trata de explicar el origen del Universo y su desarrollo posterior a partir de una singularidad espaciotemporal. Técnicamente, este modelo se basa en una colección de soluciones de las ecuaciones de la relatividad general, llamados modelos de Friedmann- Lemaître - Robertson - Walker. El término "Big Bang" se utiliza tanto para referirse específicamente al momento en el que se inició la expansión observable del Universo (cuantificada en la ley de Hubble), como en un sentido más general para referirse al paradigma cosmológico que explica el origen y la evolución del mismo.
  47. 47. BIG BANG
  48. 48. INFLACIÓN CÓSMICA Esta teoria complementa la teoría dl big bang. La inflación cósmica es un conjunto de propuestas en el marco de la física teórica para explicar la expansión ultrarrápida del universo en los instantes iniciales y resolver el llamado problema del horizonte.

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